Impresión 3D de silicona para replicar los vasos sanguíneos del cerebro

En la Universidad de Florida, un equipo de investigadores está intentando reproducir con precisión los vasos sanguíneos del cerebro mediante impresión 3D de silicona. Para ello, han desarrollado un proceso denominado AMULIT, o fabricación aditiva a tensión interfacial ultrabaja (del inglés, Additive Manufacturing at Ultra-Low Interfacial Tension). Este método consiste en imprimir en 3D silicona directamente en un baño de material. Este último actúa como soporte de impresión y está compuesto por una emulsión de microgotas de agua en aceite de silicona. Con este método, los investigadores afirman que pueden diseñar modelos de sólo cuatro micrómetros y reproducir así con gran precisión los vasos sanguíneos del cerebro.

La silicona tiene propiedades muy interesantes, como la biocompatibilidad y la resistencia al calor, los productos químicos y la humedad. Sin embargo, plantea algunos retos a la hora de imprimir en 3D. Es un material flexible que no puede resolidificarse una vez fundido, a diferencia de los filamentos utilizados en FDM/FFF. Por tanto, la silicona suele imprimirse en estado líquido antes de endurecerse de forma irreversible. La dificultad radica también en la complejidad de las formas que pueden crearse. Así, surge la duda de ¿cómo estar seguros de que la estructura no se colapsará?

Los investigadores se basaron en el principio de la tensión interfacial. (Créditos: Brighton Science)

¿Cómo replicar los vasos sanguíneos con impresión 3D?

Para superar estos retos, los investigadores han ideado este proceso de impresión por baño de material. La idea es depositar capas sucesivas de material rodeándolo de un aceite de silicona que actúa como soporte. Pero, ¿por qué elegir la silicona como material de sujeción? El equipo explica: “Decidimos abordar el problema de la tensión interfacial desarrollando un material de soporte a base de aceite de silicona. La mayoría de las tintas serían químicamente similares a nuestro material de soporte de silicona, reduciendo drásticamente la tensión interfacial. Asimismo, son lo suficientemente diferentes como para permanecer separadas cuando se juntan para la impresión 3D. Con nuestro sistema AMULIT, pudimos imprimir silicona a alta resolución, creando características tan pequeñas como 8 micrómetros de diámetro. Las estructuras son tan elásticas y duraderas como las moldeadas tradicionalmente”. Cabe destacar que la tensión interfacial es la fuerza necesaria para romper la superficie entre dos líquidos inmiscibles.

La mayoría de los materiales de soporte de impresión disponibles en el mercado son a base de agua. Sin embargo, al ser la silicona un aceite, cuando los dos materiales entran en contacto se crean deformaciones. Al ser inmiscibles, necesitan una tensión interfacial elevada. De hecho, en el agua se forman pequeñas gotas de aceite que afectan a la estructura impresa en 3D. Por eso el equipo ideó un método basado en el baño de aceite de silicona. Los expertos añaden: “Creamos muchos materiales de soporte posibles, pero descubrimos que lo mejor era hacer una emulsión densa de aceite de silicona y agua. Es como una mayonesa cristalina, hecha de microgotas de agua empaquetadas en un continuo de aceite de silicona”.

A la izquierda, el baño de material en el que se deposita la silicona capa a capa, como se muestra en la foto de la derecha. (Créditos: Senthilkumar Duraivel/Angelini Lab, CC BY-ND)

Las primeras pruebas de los investigadores fueron para replicar los vasos sanguíneos del cerebro humano mediante impresión 3D. Esto permitiría a los neurocirujanos entrenarse antes de una operación, beneficiarse de simulaciones mucho más realistas y comprender mejor la anatomía del paciente. También pueden acceder a modelos físicos y tocar estos vasos sanguíneos hechos a medida, a partir de un escáner 3D del paciente. Para estar al día de todas estas nuevas iniciativas, os mantendremos informados de los próximos avances. Puedes leer el estudio completo aquí.

¿Qué piensas del uso de la impresión 3D para replicar los vasos sanguíneos? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, Twitter, Youtube y RSS. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.